3.6带电粒子在匀强磁场中的运动ooo.pptVIP

1、定义：磁场对运动电荷的作用力. 安培力是洛伦兹力的宏观表现. 2、方向：左手定则. F ⊥ V F ⊥ B 3、大小： F洛=qVBsinθ V⊥B F洛=qVB V∥B F洛= 0 4、特点：洛伦兹力只改变速度的方向; 洛伦兹力对运动电荷不做功. 判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向： 带电粒子在气泡室运动径迹的照片。有的粒子运动过程中能量降低，速度减小，径迹就呈螺旋形。 * * 2012年1月 磁场中的带电体一般可分为两类： 1、带电粒子：如电子,质子,α粒子,正负离子等.这些粒子所受重力比洛仑兹力小得多,除有说明或暗示外，一般都不考虑重力(但并不能忽略质量). 2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等.除有说明或暗示外,一般都考虑重力. 带电体是否考虑重力,要根据题目暗示或运动状态来判定. 运动形式 1、带电粒子平行射入匀强磁场 2、带电粒子垂直射入匀强磁场 -----匀速圆周运动 ----匀速直线运动。 带电粒子在匀强磁场中的运动 工作原理: 由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸汽发出辉光,显示出电子的径迹 ③励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心连线的匀强磁场 ②加速电场：作用是改变电子束出射的速度 ①电子枪：射出电子 构造: 1)洛伦兹力演示仪 实验验证 励磁线圈 电子枪 加速电压选择挡 带电粒子在匀强磁场中的运动 实验验证 磁场强弱 选择挡 ①不加磁场时观察电子束的径迹 ②给励磁线圈通电,观察电子束的径迹 ③保持出射电子的速度不变,改变磁感应强度,观察电子束径迹的变化 ④保持磁感应强度不变,改变出射电子的速度,观察电子束径迹的变化 实验演示 带电粒子在匀强磁场中的运动 ①沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动 ③磁感应强度不变，粒子射入的速度增加,轨道半径增大 ④粒子射入速度不变，磁感应强度增大，轨道半径减小 ②洛伦兹力提供带电粒子做匀速圆周运动所需的向心力 带电粒子在匀强磁场中的运动 3)实验结论 问题: 推导质量为m,电量为q,速度为v的粒子在匀强磁场B中做匀速圆周运动的圆半径r和周期T的表达式? 带电粒子在匀强磁场中的运动 运动规律 1)圆半径r 2)周期T 带电粒子在匀强磁场中的运动 2 v qvB m r = 2 r T v p = 半径r跟速率v成正比. 周期T跟圆半径r和速率v均无关. 带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动 洛伦兹力提供向心力 例题.一个质量为m、电荷量为q的粒子,从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为零,然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上. (1)求粒子进入磁场时的速率 (2)求粒子在磁场中运动的轨道半径 偏 转 ： 质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。现在质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。 如图所示,一束电子(电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场,穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300.求: (1)电子的质量m (2)电子在磁场中的运动时间t d B e θ v 课 堂 练 习 加速器 问题：用什么方法可以加速带电粒子? 利用加速电场可以加速带电粒子 + U + + + 问题：要使一个带正电粒子获得更大的 速度(能量)? 采用多个电场,使带电粒子多级加速 　　采用上图进行多级加速,真的可行吗?有什么问题?如何改进? 斯坦福大学的加速器 1932年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步．为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖． 回旋加速器 问题：粒子被加速后，运动速率和运动半径都会增加，它的运动周期会增加吗? 问题：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U， 求：从出口射出时，粒子的速度v=? D V=？ U B 解： 当粒子从D形盒出口飞出时， 粒子的运动半径=D形盒的半径 问题：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U， 求:(1)从出口射出时，粒子的动能Ek=? (2)要增大粒子的最大动能可采取哪些